(57)【要約】【課題】  外加熱ローラを用いて加圧ローラの表面温度の均一化を図り、且つ、定着すべき記録紙の紙質を自動的に検知することにより、紙質に応じた最適の定着温度に設定可能な定着装置を備えた画像形成装置。【解決手段】  加熱手段を有する加熱ローラと、前記加熱ローラを押圧する加圧ローラと、前記加圧ローラに当接する外加熱ローラと、定着する記録紙の紙質を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に応じて、前記外加熱ローラの表面温度を第１の温度若しくは第２の温度に自動的に設定すべく制御する制御手段と、を備えたこと。【選択図】        図３
2007025540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を有する加熱ローラと、
前記加熱ローラを押圧する加圧ローラと、
前記加圧ローラに当接する外加熱ローラと、
定着する記録紙の紙質を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に応じて、前記外加熱ローラの表面温度を第１の温度若しくは第２の温度に自動的に設定すべく制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
加熱手段を有する加熱ローラと、
前記加熱ローラを押圧する加圧ローラと、
前記加圧ローラに当接する外加熱ローラと、
定着する記録紙の紙質を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に応じて、前記外加熱ローラの表面温度を第１の温度若しくは第２の温度に手動にて設定可能な操作手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の温度より前記第２の温度の方が高温であり、記録紙が厚紙である場合には前記第２の温度に設定し、記録紙が厚紙でない場合には前記第１の温度に設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第１の温度より前記第２の温度の方が高温であり、記録紙の表面粗さが所定の粗さ以上の場合には前記第２の温度に設定し、記録紙の表面粗さが所定の粗さ未満の場合には前記第１の温度に設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
設定する前記外加熱ローラの表面温度を表示手段に表示することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの諸機能を備えた複合機等の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタを、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体に形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録紙（転写材）上に転写し、この後、記録紙上に転写されたトナー像を定着している。
【０００３】
このようなトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンヒータ等（以下、ヒータと称す）を内蔵した加熱ローラと、加熱ローラを加圧する加圧ローラとによって、トナー像が転写された記録紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であると共に記録紙上への定着性が良好であるため、広く利用されている。
【０００４】
ここで、加熱ローラは芯金の内部にヒータを内蔵し、芯金の表面がシリコーンゴムにて被覆されている。シリコーンゴムは熱伝導性が悪いので、内部のヒータの熱が加熱ローラの表面に伝導するのに長い時間がかかる。このため、連続して記録紙への定着を行った場合に加熱ローラの表面温度が低下し、内部のヒータの熱が充分に供給されずに低温で定着され、所謂コールドオフセットという定着不良が発生する虞がある。
【０００５】
この問題を解決するために、独自にヒータを有する外加熱ローラを加熱ローラに当接させ、加熱ローラの表面温度が低下したときに、外加熱ローラによって加熱ローラを加熱ローラし、加熱ローラの表面温度の低下を防止した定着装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、定着する記録紙が葉書等の厚紙である場合には、より高温で定着することが望ましい。そこで、加熱ローラの表面温度を二つの温度に設定可能にし、厚紙を定着する場合には、高温切り替えボタンを操作して、加熱ローラのヒータに通電して加熱ローラの表面温度を上昇させ、同時に加熱ローラの回転によって加圧ローラを従動回転させて加熱ローラを昇温させる定着装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２４４８９号公報
【特許文献２】特公平７−５８４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の熱ローラ方式の定着装置において、通紙を行わない場合には定着装置の各ローラの回転は停止している。また、加圧ローラの芯金はシリコーンゴムの発泡体で被覆されている。従って、この状態では加圧ローラに熱が供給されず、加熱ローラは冷えている。このために、プリント開始直後では記録紙に伝導されるべき熱が低い温度の加圧ローラに伝導されて、定着不良になるという問題がある。そこで、加圧ローラにもヒータを内蔵した定着装置が知られている。
【０００８】
しかし、加圧ローラの表面温度を適切な温度に高めるためには、シリコーンゴムの内部に位置するヒータの温度をより高温にしなければならず、加圧ローラの耐久性に問題が生じ易い。そこで、加圧ローラに外加熱ローラを当接させることによって、加熱ローラの表面に外加熱ローラの熱が伝導されて、加熱ローラの表面温度は短時間で均一になる。
【０００９】
また、定着する記録紙の紙質により、定着温度を変更することが望ましい。例えば、記録紙がコート紙である場合には、定着温度が高いと画像不良が発生し易く、記録紙が葉書等の厚紙である場合には、定着温度が低いと定着強度が低下してしまう。
【００１０】
しかし、複写機等の画像形成装置を操作する際に、複写すべき原稿に関してはサイズ等に気を使う人が多いが、トレイ等に載置された記録紙の紙質まで考慮する人は少ない。従って、特許文献２の如くユーザーに高温切り替えボタンを操作してもらうことを期待しても、実際には実施され難い。
【００１１】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、外加熱ローラを用いて加圧ローラの表面温度の均一化を図り、且つ、定着すべき記録紙の紙質を自動的に検知することにより、紙質に応じた最適の定着温度に設定可能な定着装置を備えた画像形成装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は下記の何れかの構成によって達成される。
［１］加熱手段を有する加熱ローラと、前記加熱ローラを押圧する加圧ローラと、前記加圧ローラに当接する外加熱ローラと、定着する記録紙の紙質を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に応じて、前記外加熱ローラの表面温度を第１の温度若しくは第２の温度に自動的に設定すべく制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
［２］加熱手段を有する加熱ローラと、前記加熱ローラを押圧する加圧ローラと、前記加圧ローラに当接する外加熱ローラと、定着する記録紙の紙質を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に応じて、前記外加熱ローラの表面温度を第１の温度若しくは第２の温度に手動にて設定可能な操作手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の画像形成装置によれば、外加熱ローラを用いて加圧ローラの表面温度の均一化を図り、且つ、定着すべき記録紙の紙質を自動的に検知することにより、紙質に応じた最適の定着温度に自動若しくは手動により設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本願発明の定着装置に関する実施の形態を説明する。
【００１５】
先ず、本発明に係わる定着装置を用いた画像形成装置について、図１の基本構成図を参照して説明する。
【００１６】
図１において、１は電子写真感光体である感光体ドラムであって、感光体ドラム１は矢示の方向に所定の周速度で回転駆動され、その表面が帯電器２によってマイナスの所定の電位ＶＨに一様帯電される。
【００１７】
３は露光装置で、不図示の画像読取装置やコンピュータ等から入力される画像情報の時系列デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力する。一様帯電された感光体ドラム１の表面は、このレーザビームによって走査露光される。これにより、感光体ドラム１の露光部分は電位絶対値が低下して電位ＶＬとなり感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
【００１８】
現像器４は回転駆動される現像ローラ４ａを備えている。現像ローラ４ａは感光体ドラム１と対向して配置されており、その外周面にマイナスに帯電したトナーの薄層が形成される。現像ローラ４ａには、その絶対値が感光体ドラム１の電位ＶＨよりも小さく、電位ＶＬよりも大きい現像バイアス電圧が印加されており、これにより現像ローラ４ａ上のトナーが感光体ドラム１の電位ＶＬ部分にのみ付着して反転現像が行われ、トナー像が形成される。
【００１９】
一方、不図示の給紙部から給送される転写材である記録紙Ｐはレジストローラ９を経て、感光体ドラム１の回転と同期した適切なタイミングで感光体ドラム１と帯電転写極５とで形成される転写領域へ送られる。そして、感光体ドラム１上のトナー像は転写バイアスが印加された帯電転写極５により記録紙Ｐに転写される。
【００２０】
６は定着用ガイドであって、トナー像が転写された記録紙Ｐは定着装置７へ搬送され、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像の定着がなされる。定着装置７を通過してトナー像の定着を終えた記録紙Ｐは不図示の排紙トレイ上に排出される。
【００２１】
一方、記録紙Ｐが分離された後の感光体ドラム１は、その表面に付着した転写残トナー等の残留物がクリーニング装置８によって除去され、クリーニングされた感光体ドラム１は繰り返し次の画像形成に供される。
【００２２】
なお、上述の画像形成装置はモノクロ画像を形成する装置であるが、本発明の定着装置はカラー画像を形成する装置に対しても適用される。
【００２３】
次に、本発明に係わる定着装置の実施の形態を図２に基づいて説明する。図２は定着装置の断面図である。
【００２４】
図２において、定着装置７は、トナー像を熱定着するために加熱手段としてのハロゲンヒータＨ１を内蔵する加熱ローラ７１、加熱ローラ７１を下方より押圧する加圧ローラ７２、ハロゲンヒータＨ２を内蔵し加圧ローラ７２に当接して加圧ローラ７２の温度低下を防止する外加熱ローラ７３、加熱ローラ７１の表面温度を検知する温度センサ７５、及び外加熱ローラ７３の表面温度を検知する温度センサ７６等から構成されている。
【００２５】
加熱ローラ７１は、中央に設けたハロゲンヒータＨ１と、アルミニュウム、鉄若しくは銅、又はこれらの合金から円筒状に形成された芯金７１ａと、芯金７１ａの外表面に位置してシリコーンゴムやフッ素ゴム等から形成された耐熱性弾性体７１ｂと、耐熱性弾性体７１ｂを被覆してＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から形成された離型層７１ｃとから構成される。
【００２６】
加圧ローラ７２は、例えばステンレスからなる芯金７２ａと、芯金７２ａの外周面に位置してシリコンゴムの発泡体からなるゴムローラ７２ｂと、ゴムローラ７２ｂの外周面を被覆してＰＦＡチューブから形成された離型層７２ｃとから構成されている。そして、加圧ローラ７２は不図示の付勢部材によって付勢されて、加熱ローラ７１を下方より押圧している。
【００２７】
外加熱ローラ７３は、補助加熱手段として中央に設けたハロゲンヒータＨ２と、アルミニュウム、鉄若しくは銅、又はこれらの合金から円筒状に形成された円筒状部材７３ａとからなり、加熱ローラ７１と比較して小型に形成されている。
【００２８】
温度センサ７５，７６はサーミスタや熱電対等からなる。
【００２９】
ここで、不図示のモータによって駆動されて加圧ローラ７２が反時計方向に回転すると、加熱ローラ７１が時計方向に回転し、外加熱ローラ７３も時計方向に回転する。従って、例えば図１に示した画像形成装置によってトナー画像が形成された記録紙Ｐは、加熱ローラ７１と加圧ローラ７２とにより構成されたニップ部Ｎで挟持され、加熱及び加圧されることにより記録紙Ｐ上のトナー像が定着される。
【００３０】
なお、場合によっては加熱ローラ７１の加熱手段若しくは外加熱ローラ７３の加熱手段の少なくとも何れか一方を誘導加熱方式にしてもよい。
【００３１】
ここで、定着時に画像不良や定着強度不足が生じないようにするためには、記録紙Ｐの紙質に応じてニップ部Ｎの温度を変更することが望ましい。このために、記録紙Ｐの紙厚に応じて外加熱ローラ７３の温度を自動的に切り換えることによって、ニップ部Ｎの温度を切り換える構成を図３及び図４に基づいて説明する。図３は外加熱ローラ７３の温度を自動的に切り換えるべく制御するブロック図、図３は外加熱ローラ７３の温度を自動的に切り換えるフローチャートである。
【００３２】
先ず、図３のブロック図において、制御手段１０１はＣＰＵ等からなり、各手段の入力情報によって外加熱ローラ７３の温度を切り換えるべく制御する。
【００３３】
紙厚検知手段１０２は記録紙Ｐの紙厚を自動的に検知するものであり、記録紙Ｐの厚みを検知してその厚み情報を制御手段１０１に送り、この紙厚によって制御手段１０１は厚紙か否かを判別する。
【００３４】
記録紙Ｐの厚みを自動的に検知を検知するには、例えば前述のレジストローラ９やその前後に位置する搬送ローラを用い、二つのローラのうち一方を固定ローラとし、他方を可動ローラとして、紙厚による可動ローラの変位量を測定すればよい。例えば、可動ローラに第１のレバーを係合させ、更に第１のレバーに第２のレバーを係合させて可動ローラの変位量を増幅させ、増幅した第２のレバーの端部の変位量をフォトセンサ等によって検知すればよい。
【００３５】
なお、厚紙か否かの判別としては、葉書の厚みが０．２０ｍｍ〜０．２５ｍｍであるので、例えば０．２０ｍｍを境にして厚紙か否かを判別する。
【００３６】
外加熱ローラ温度センサ１０３は、前述の温度センサ７６に相当する。
【００３７】
外加熱ローラ加熱手段１０４は、前述のハロゲンヒータＨ２に相当する。
【００３８】
次に、図４のフローチャートにおいて、記録紙Ｐの給紙が開始され（Ｆ１）、紙厚検知手段１０２により記録紙の紙厚が検知されると、制御手段１０１はその紙厚に基づいて、厚紙か否かを判別する（Ｆ２）。そして、厚紙でないときには（Ｆ２のＮ）、制御手段１０１は外加熱ローラ温度センサ１０３が検知した表面温度を参酌しながら外加熱ローラ加熱手段１０４を制御して、外加熱ローラ７３の表面温度を第１の温度（例えば１２０℃）に設定し（Ｆ３）、定着を行う（Ｆ５）。一方、厚紙であるときには（Ｆ２のＹ）、制御手段１０１は同様に外加熱ローラ加熱手段１０４を制御して、外加熱ローラ７３の表面温度を第２の温度（例えば２００℃）に設定し（Ｆ４）、定着を行う（Ｆ５）。
【００３９】
なお、ニップ部Ｎの温度は、外加熱ローラ７３の表面温度を１２０℃に設定したときは、約１９０℃になると推定され、外加熱ローラ７３の表面温度を２００℃に設定したときは、約２００℃になると推定される。
【００４０】
この結果、記録紙Ｐが紙厚が厚くないコート紙のような場合に、高い定着温度によって画像不良が発生するということが生じなく、また、記録紙Ｐが葉書等の厚紙である場合には、低い定着温度によって定着強度が低下してしまうということが生じない。
【００４１】
また、紙厚検知手段１０２に代えて、記録紙Ｐの表面粗さを検知してラフ紙であるか否かを検知する表面粗さ検知手段を設け、制御手段１０１が表面粗さを判別して、外加熱ローラ加熱手段１０４を制御するようにしてもよい。
【００４２】
この場合は、記録紙の表面粗さが例えば３．０μｍ以上の場合には外加熱ローラ７３の表面温度を第２の温度（例えば２００℃）に設定し、記録紙の表面粗さが例えば３．０μｍ未満の場合には外加熱ローラ７３の表面温度を第１の温度（例えば１２０℃）に設定する。
【００４３】
なお、表面粗さ検知手段としては、先端が尖った触針を記録紙の表面に接触させて軽く滑らせ、この触針の動きを拡大して指示する触針式表面粗さ測定器であってもよいし、測定面からの反射光と標準反射面からの反射光との位相差から干渉縞を形成して観測する光波干渉式表面粗さ測定器であってもよい。
【００４４】
また、以上の構成は検知した記録紙Ｐの厚み等に応じて、外加熱ローラ７３の表面温度を第１の温度若しくは第２の温度に自動的に切り換えるよう制御したが、外加熱ローラ７３の表面温度を手動で切り換えるようにしてもよい。この場合の構成を図５のブロック図により説明する。なお、前述と同様な手段についての説明は省略する。
【００４５】
給紙された記録紙の紙厚を紙厚検知手段２０２が自動的に検知し、その紙厚に基づいて制御手段２０１が厚紙か否かを判別するのは前述と同様である。しかし、この場合は、制御手段２０１が判別した結果を液晶ディスプレイ等の表示手段２０５に表示する。そこで、ユーザーは表示手段２０５を視認しキーボード等の操作手段２０６を操作して制御手段２０１に入力することによって、操作手段２０１は外加熱ローラ温度センサ２０３が検知した表面温度を参酌しながら外加熱ローラ加熱手段２０４を制御して、外加熱ローラ７３の表面温度を第１の温度若しくは第２の温度に切り換える。
【００４６】
この場合は、ユーザーが操作手段２０６を操作して、外加熱ローラ７３の表面温度を制御するので、紙厚検知手段２０２の検知により表示手段２０５に表示された通りに操作してもよいが、場合によっては、薄紙でもラフ紙であるときには高い定着温度に設定したり、厚紙でもコート紙であるときには低い定着温度に設定したりすることがユーザーの考えで任意に可能になる。
【００４７】
なお、この場合も紙厚検知手段２０２に代えて、表面粗さ検知手段としてもよい。
【００４８】
更に、外加熱ローラ７３の表面温度を自動で設定しても手動で設定しても、設定する表面温度を液晶ディスプレイ等の表示手段に表示することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】画像形成装置の基本構成図である。
【図２】定着装置の断面図である。
【図３】外加熱ローラの温度を自動的に切り換えるべく制御するブロック図である。
【図４】外加熱ローラの温度を自動的に切り換えるフローチャートである。
【図５】外加熱ローラの温度を手動で切り換えるブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
７  定着装置
７１  加熱ローラ
７２  加圧ローラ
７３  外加熱ローラ
７５，７６  温度センサ
１０１，２０１  制御手段
１０２，２０２  紙厚検知手段
２０５  表示手段
２０６  操作手段
Ｐ  記録紙
Ｎ  ニップ部
Ｈ１，Ｈ２  ハロゲンヒータ
【図１】
2007025540.tif 000003
【図２】
2007025540.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007025540.tif 000006
【図５】
2007025540.tif 000007